数字化案例:从现有工厂到智慧工厂

发布时间:2020-05-15 来源:贝加莱工业自动化

  雀巢公司正在寻求使现有工厂以尽可能经济有效的方式迅速实现工业4.0。一个采用贝加莱技术的颇有前途的试点项目正在进行中。

  雀巢公司已将重点放在使现有工厂迅速实现工业4.0上,下一步是优化在此过程中所付出的成本和努力。在其位于德国Osthofen的工厂,该公司已经实施了一个使用贝加莱解决方案的试点项目,该解决方案可以满足转型所提出的所有要求,它就是Orange Box。该简洁方案帮助现有工厂向智慧工厂转变迈进了一大步。

  贝加莱的Orange Box是适用于工业4.0生产的完美平台

  雀巢公司平均每年都会新建一到两个工厂,例如位于德国Schwerin的工厂于2014年开始运营,现在每年可以生产上亿颗咖啡胶囊。Schwerin工厂依靠最新技术以确保咖啡生产达到最高质量标准。“虽然今天新建的工厂确实配备了非常先进的技术,”雀巢公司MES/E&A工程经理Ralf Hagen说道,“但是你必须记住,它们还没有达到工业4.0所设想的标准化水平。在这方面还有很多工作要做。”

  在智慧工厂内实现无缝连接

  毕竟,除了每年新建一到两个高生产率的工厂之外,还有430个现有工厂需要处理。“我们还需要能够在这些工厂实现富有竞争力的生产率水平,”Hagen说道。“这意味着我们需要按照工业4.0要求对它们进行优化。”这些工厂中的一些机器早在50年前就开始运行。“那时的网络基础设施与我们今天所思考的智慧工厂截然不同,”Hagen解释道。“在一个新工厂中,你可以实现无缝通信,它可以与ERP系统实时共享数据。”

  在对现有工厂的现状进行描述时,Hagen解释道:“在很多情况下,我们仍然从机器上手动获取数据。有各种各样的通信接口,然而并非所有接口都能满足我们目前的要求。有时我们需要用来做一些事情如状态监测的数据已经在那里了–我们并没有使用它。”

  挑战

  雀巢带着挑战找过一些自动化供应商,其中包括贝加莱。贝加莱位于德国Bad Homburg的技术办公室负责人Karl-Heinz Mayer认定,通过使用智能自动化技术提高现有资产优化潜力存在不少机会。据Mayer介绍,在降低生产成本方面,最好的使用指标就是设备综合效率(OEE)。“提高你的OEE百分数可以将生产成本降低10%到20%,”他说道。

  雀巢确信“为了提高我们的OEE百分数,我们需要大幅降低非计划性停机的频率,”Hagen说道。“我们需要实时访问我们所有生产线上的数字化生产数据。这不仅包括我们较新的、完全集成的系统,而且还包括我们较老的、自动化程度较低的生产线。我们能够直接或间接连接ERP系统也同样重要。此外,解决方案必须达到雀巢的安全标准。”

  这些要求部分取决于拥有越来越少熟练技术人员的未来。他们在寻求的是一种类似苹果的方法:看见它–点击它–它工作。除此之外,它应该可以作为一种有效的中间解决方案,直到三至五年后找到最佳的云解决方案。其它挑战还来自于这样一个事实,那就是各个工厂使用来自不同制造商的不同代的控制系统。他们现场可用的自动化Know-how水平也不尽相同。

  解决方案

  根据要求,贝加莱开发了一个解决方案:Orange Box,它包含基于Scalability+的硬件和基于mapp技术的软件。“Orange Box代表了我们模块化硬件以及专为满足我们客户要求量身定制的软件的最佳组合,”Mayer说道。“控制、HMI和mapp技术汇聚在一起,为工业4.0生产创造了一个完美的平台。”客户能够从两个选项中选择一个来连接他们的机械与设备。他们既可以利用在第三方控制器上的I/O模块信号,也可以通过TCP或TCP/IP上的ISO直接接收数据。

  Orange Box在硬件平台选择方面可提供完全自由

  凭借mapp技术,贝加莱的专家与客户要求保持一致。“mapp技术提供了一系列开箱即用的标准功能,”Mayer解释道。“OEE计算、用户管理、PackML、数据采集–所有这些功能都可以作为现成的mapp组件提供,其安装就像智能手机应用程序一样轻松。”mapp概念与常规的功能块方法有一些关键区别。“mapp组件是交互式的–它们可以彼此链接并自动交换数据,”Mayer说道。例如,他描述了mapp Energy组件如何评估从其它mapp组件中获取的能耗数据。

  贝加莱基于mapp的工厂自动化

  什么是Scalability+?

  贝加莱解决方案是由精挑细选的涵盖自动化每一个领域的产品所构成。无论你是在谈及一台独立的机器,集成的生产线,还是整个工厂,它们都可以通过使用相同的通用软件工具Automation Studio来实现。通过将集成自动化、软件包和机械工艺无缝结合,贝加莱将开启机械自动化的全新时代。

  mapp组件可以被无缝集成在贝加莱Automation Studio开发环境中。它们很容易配置,减轻了开发人员对每一个细节编程的工作量。mapp技术的另一个重要方面是mapp View HMI解决方案。“自动化工程师拥有他们创建强大而直观的HMI解决方案所需要的所有工具。他们不需要直接处理HTML5、CSS和JavaScript,”Mayer说道。贝加莱HMI解决方案完全基于Web标准,可以确保在任何设备上实现最佳查看。

  通过OPC UA将其它厂商的控制器与HMI应用相连也很容易。“使用菜单指导操作和配置取代了编程,我们能够满足雀巢的一个主要要求:由非专家完成安装,”Mayer说道。“我们还赋予了他们集中管理其软件的能力–执行安装,备份,并通过网络或USB更新。”通信可以通过各种通道实现,如LAN或WLAN。在协议方面,该解决方案依赖于像OPC UA和ISO>这样的标准。

  Osthofen试点工厂

  Orange Box的第一个试点应用正在雀巢公司位于德国Osthofen的工厂中进行。该厂300名员工生产雀巢健康科学专为满足患者特殊营养需求所销售的口服营养补充品。“无论是其硬件还是软件都具备完全可扩展性,这使得Orange Box与我们这里的每一台机器和每一条生产线都可以兼容,”Hagen说道。“在互联性方面,我们致力于开放式标准,这使该解决方案能够灵活地连接过程控制系统–无论它是贝加莱的APROL,还是第三方解决方案–以及像Wonderware这样的MES系统。”此外,安装Orange Box不需要对遗产软件进行任何修改。

  “该系统是如此简洁,我们不需要找来专家。菜单会通过每一个操作对你进行直观的指导,”Hagen强调说。机器中的原始数据可以以数字形式在本地采集。安全既可以作为一个独立的解决方案,也可以通过标准IT系统所提供的协议实施。“通过较小的投资,Orange Box就可以为我们带来眼前的透明度,并让我们做出有针对性的改进,这样既便捷又高效。它还非常模块化,因此我们可以随时对它进行调整和扩展。这一切正是我们一直在寻求的,”Hagen总结道。

责任编辑:刘小瑜